納米氧化鎢的認識，制備及應用

13336102159【什么是氧化鎢？】

氧化鎢（Tungsten trioxide），分子式為WO3，分子量為231.85。

是一種鎢酸酐，是鎢酸鹽類產(chǎn)品，氧化鎢包括三氧化鎢和二氧化鎢，實際工業(yè)生產(chǎn)中并沒有二氧化鎢的制品。三氧鎢鹽根據(jù)三氧化鎢的含量不同分為鎢酸，鎢酸鈉，鎢酸鈣，仲鎢酸銨，偏鎢酸銨等產(chǎn)品。

 納米氧化鎢的顏色，在W - O系中，存在WO3、WO 2.9 、WO 2.72，WO2等鎢氧化物。WO3(黃) -- WO 2.90 (藍) - WO 2.72 ，(紫) 也就是鎢有三種穩(wěn)定的氧化物：黃色氧化物（WO3，VK-WO3萬景供應），藍色氧化物（WO2.90，VK-WO29萬景供應），紫色氧化物（WO2.72，VK-WO27萬景供應）。

【氧化鎢的制備方法】

1、鎢酸銨法鎢精礦經(jīng)氫氧化鈉堿解，用鹽酸中和，再與氯化銨作用，生成鎢酸銨，再加人鹽酸進行酸解反應，生成鎢酸，然后經(jīng)過焙燒分解、粉碎，得到三氧化鎢。

2、鎢酸鹽的鹽酸分解法。將鎢酸鈉Na2WO4、鎢酸鈣CaWO4等鎢酸鹽的飽和水溶液加熱，按摩爾比將溶液慢慢地滴加到2～3倍過量的沸騰濃鹽酸中。按上述反應沉淀出黃色鎢酸。這時如果滴加速度過快或液溫下降，則容易生成懸浮狀或膠體狀沉淀，給下一步的處理帶來困難。滴加后在水浴上連續(xù)加熱1h，沉淀變得易于過濾。靜置后用5%硝酸銨水溶液洗滌幾次，將Cl-完全除去。過濾后在120℃下干燥，后升溫到600℃鎢酸則完全脫水變成三氧化鎢。

3、仲鎢酸銨的熱分解法。將用重結(jié)晶法提純的仲鎢酸銨(NH4)10W12O41·11H2O裝入瓷坩堝中，加熱到約400℃以上時，氨揮發(fā)出去則得三氧化鎢。 

【細分納米氧化鎢的形態(tài)和應用】

一、納米氧化鎢--黃鎢（VK-WO3, 50nm,萬景供應）

三氧化鎢，黃色粉末。不溶于水，溶于堿，微溶于酸。用于制高熔點合金和硬質(zhì)合金，制鎢絲和防火材料等。可由鎢礦與純堿共熔后加酸而得。

三氧化鎢是淡黃色斜方晶系結(jié)晶粉末。加熱時顏色由淺變深。比重為7.16 g/立方厘米，熔點為1473℃，沸點為1750℃，850℃時顯著升華，熔融時呈綠色。在空氣中穩(wěn)定，不溶于水和除氫氟酸外的無機酸，能緩慢溶于氨水和濃熱氫氧化鈉溶液中。 三氧化鎢容易被各種還原劑還原。在常溫下，甚至少量的有機物便能使其還原，并改變其顏色。但在空氣中加熱時又恢復原來顏色。在700~900℃時，三氧化鎢很容易被氫、一氧化碳和碳還原成金屬鎢。

主要應用：

1.黃色氧化鎢一部分用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品，如油漆和涂料、石油工業(yè)催化劑等；但氧化物是一種中間產(chǎn)品，一部分被用于生產(chǎn)金屬鎢粉和碳化鎢粉，進而用于金屬鎢制品的生產(chǎn)，并大量應用與生產(chǎn)鎢的合金制品，如鎢銅、鎢鎳，鎢鎳鐵、鎢銀，鎢錸、鎢釷等。

2.黃色氧化鎢被用于日常生活中的多種用途。如工業(yè)X射線屏幕熒光粉生產(chǎn)的防火面料和氣體傳感器，鎢酸鹽。

3.由于其豐富的黃色，氧化鎢也被用來作為陶瓷和油漆中的顏料。

4.當前，納米黃色氧化鎢（VK-WO3 50nm，萬景供應）被更多應用于鋰電電池負極材料，并用于新能源汽車上。

鋰電池負極用納米氧化鎢黃鎢（VK-WO3 50nm，萬景供應）

在儲能研究領域中，氧化鎢因其化學穩(wěn)定性好、化學活性高、理論比容量大、導電能力強等優(yōu)點，成為近年來的研究重點。氧化鎢是一種缺陷態(tài)物質(zhì)，表面的氧空穴可以成為導帶的電子授體，從而使該材料成為n型半導體。因此，在實際應用中，通過增加納米氧化鎢材料的比表面積和表面缺陷，可以顯著提高其吸附能力。

目前，研究者制備出許多種晶體結(jié)構(gòu)的納米氧化鎢，如納米空心球、海膽狀納米顆粒、納米線、介孔納米材料等，它們都具有較大的比表面積或表面缺陷，能提升鋰電池負極材料物理化學吸附性能。

二、納米氧化鎢--紫鎢（VK-WO27 , 80-100nm 萬景供應）

紫鎢是其相成分為WO2.72(或W18O49),因其獨特的晶體結(jié)構(gòu)故用于制取細鎢粉和細碳化鎢粉時具有優(yōu)越性能,很快就在生產(chǎn)中得到應用。

紫鎢是氧化鎢的一種不同形態(tài)，具有與其它氧化鎢（藍鎢）獨特的晶體結(jié)構(gòu)，其性能也大不相同。藍鎢大顆粒均具有鮮明的棱角,由一個個小立方體聚集而成,表面均有不同程度的破碎,并且布滿了裂紋;紫鎢的形貌則與其他三者有明顯的不同,每個大顆粒均為針狀或棒狀晶粒組成的疏松顆粒團。所有的氧化鎢團粒。

內(nèi)部都具有豐富的裂紋,其中紫鎢團粒內(nèi)部不僅裂紋豐富,且內(nèi)部的顆粒也為針狀或棒狀。紫鎢顆粒的這種結(jié)構(gòu)有很大的空隙,使其松裝密度較低,有利于還原過程中氫氣的滲入和水蒸氣的逸出,使得還原不僅始于表面,還可在內(nèi)部同時進行。紫鎢的顆粒形貌為棒狀,其余氧化鎢顆粒形貌為近球狀;顆粒尺寸以紫鎢顆粒為大。

紫鎢相成分為 WO2.72 ( 或W18 O49 ) , 紫鎢（TVO）粉末具有大的中孔體積，小的微孔體積，窄的孔徑分布，小的分數(shù)維數(shù)和大的平均孔徑，其有利于氫還原制取超細鎢粉，而不利于摻雜工藝，是一種獨特的晶體結(jié)構(gòu)故用于制取細鎢粉和細碳化鎢粉。

主要應用：

紫色氧化鎢(VTO)也稱為鎢紫色氧化物(TVO)。紫色氧化鎢是在煅燒偏鎢酸氨的過程中產(chǎn)生的，不同生產(chǎn)商生產(chǎn)的紫色氧化鎢含量不同。它不是化學意義上的化合物，而是由不同的成分組成的，如三氧化二砷，鎢銅，以及低含量的三氧化鎢。紫色氧化鎢中的這些化合物的相對含量取決于煅燒參數(shù)。

紫色氧化鎢是細碎的紫色粉末狀晶體。它是在準確控制溫度的還原狀下，生產(chǎn)仲鎢酸氨過程中產(chǎn)生的。廈門中鎢在線科技有限公司生產(chǎn)兩種氧含量標準的紫色氧化鎢。紫色氧化鎢主要用于生產(chǎn)金屬鎢粉和碳化鎢。紫色氧化鎢也可用來制造超細鎢粉和納米鎢粉。

 納米氧化鎢--紫鎢用于鋰電芯中（VK-WO27 , 80-100nm 萬景供應）

納米紫鎢不僅是一種多功能的無機氧化物材料，也是儲鋰性能優(yōu)的材料之一，在鋰電芯領域有大的應用價值。

與普通電芯相比，含有紫色氧化鎢超細顆粒的鋰電芯具有以下幾個優(yōu)勢：

1. 較高的能重比；

2. 較高的安全系數(shù)；

3. 較長的循環(huán)使用壽命；

4. 良好的充放電倍率性能；

5. 較好的耐高低溫性能。

三、納米氧化鎢--藍鎢（VK-WO29 , 80-100nm 萬景供應）

藍鎢是指一類含有鎢(Ⅵ)及鎢(V)混合價態(tài)的深藍色化合物。一般在溶液中形成。以仲鎢酸銨、三氧化鎢和鎢酸鈉溶液為原料的純鎢化合物制取方法。

藍鎢是指一類含有鎢(Ⅵ)及鎢(V)混合價態(tài)的深藍色化合物。一般在溶液中形成。氧化鎢在鹽酸中的懸浮體，經(jīng)金屬鋅還原可得鎢藍。

此外，潮濕的氧化鎢經(jīng)紫外光照射及白色膠狀鎢酸在間接陽光下均會產(chǎn)生藍色。

如何制備藍鎢？

藍鎢的制備是以仲鎢酸銨、三氧化鎢和鎢酸鈉溶液為原料的純鎢化合物制取方法。工業(yè)上說的藍鎢是泛指WO2.72、WO2.90、W20O58及(NH4)х·WO3等的混合物。后者即為銨鎢青銅(ATB)，是非化學計量化合物。以ATB為主相和WO2.90為主相的藍鎢是生產(chǎn)鎢材的優(yōu)良原料，藍鎢也是鎢基硬質(zhì)合金及其他鎢制品的優(yōu)良原料。

藍鎢的制取方法有火法和濕法兩類。

火法

火法是工業(yè)通用的方法。一般以仲鎢酸銨(APT)為原料，通過熱分解或通氫氣輕度還原而制得。亦可通氫氣輕度還原WO3而制得藍鎢，但質(zhì)量不如以APT為原料者。

工業(yè)生產(chǎn)中摻雜用藍鎢通常在四管或十一管電爐中用氫輕度還原APT而得。藍鎢化學組成為WO2.88～WO2.92。，含NH3 0.3%～0.8%。

濕法

濕法是研究發(fā)展的新方法。用氫還原鎢酸銨溶液可制得組成為3.5(NH4)2O·5WO2·13WO3·4.5H2O的藍鎢。用氫還原鎢溶劑莘取鎢的有機相還可制得O：W=2.82的藍鎢。內(nèi)還原法制得以WO2.90為主相的藍鎢。

主要應用：

1. 氣體傳感器的材料

2. 太陽能感光薄膜

3. 好顏料

4. 催化劑

5. X射線屏蔽及防火織物